06~07光电技术A

三、名词解释：1、传感器：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置;2、重复性：用本方法在正常和正确操作情况下,由同一操作人员,在同一实验室内,使用同一仪器,并在短期内,对相同试样所作多个单次测试结果,在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值3、线性度：测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系线性关系的一种度量;2、正压电效应答：压电效应：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形,并且在其表面上会产生电荷,若将外力去掉,它们又重新回到不带电的状态;具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等;逆压电效应：是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象四、简答题1、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置;通常传感器由敏感元件和转换元件组成;敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分;2、什么是传感器的静态特性,描述静态特性的技术指标有哪些答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系;与时间无关;主要性能指标有：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等;3金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的,半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的;4简要说明电容式传感器的工作原理;答：电容式传感能将被测量转换为传感器电容变化;传感器有动静两个板板,板板间的电容为;;;;;;当动板板运动或极板间的介质变化就会引起传感器电容值的变化,从而构成变极距式、变面积式和变介质型的电容式传感器;5、什么是电涡流效应答:根据法拉第电磁感应定律,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈漩涡状的感应电流,此电流叫电涡流,这种现象成为电涡流;6、石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么X轴叫做电轴,y轴叫做机械轴,z轴叫做光轴;通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”,而把沿机械轴y方向上的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”;沿z轴方向的力作用时不产生压电效应;7、画出压电元件的两种等效电路8、画出压电式传感器中采用电荷放大器的电路图,并分析证明输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响;9．试说明压电式传感器中,压电片并联和串联后对测量的影响;答：压电元件能够方便地组合应用,起到提高电压输出灵敏度的作用,这是压电式传感器的一个特点;组合的基本方式有串联和并联;并联的特点是：输出电压相等,电容相加,总电荷量相加,因此输出的电荷量增加,适用于电荷输出场合;串联的特点是总电荷量不变,电压相加,电容减小,因此,电灵敏度提高,适用于电压输出场合10. 什么是霍尔效应答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流,若电流与磁场垂直,则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差,这种现象就是霍尔效应,是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的;产生的电势差称为霍尔电压;11．光电效应有哪几种与之对应的光电元件各有哪些答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种;基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等;12、什么是内光电效应列举几种基于内光电效应工作的光电器件不少于三个;答：在光线作用下,物体的导电性能电阻率发生变化或产生光生电动势的现象称为内光电效应;包括光电导效应和光生伏特效应13、什么是外光电效应什么是内光电效应在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应;当光照射在物体上,使物体的电阻率ρ发生变化,或产生光生电动势的现象叫做内光电效应;根据工作原理的不同,内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类;。

引言光电子技术确切称为信息光电子技术。

20世纪60年代激光问世以来，最初应用于激光测距等少数应用，到70年代，由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤，光电子技术才迅速发展起来。

全世界铺设的通信光纤总长超过1000万公里，主要用于建设宽带综合业务数字通信网。

以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术成为市场最大的电子产品。

人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望，希望获得功耗低、响应带宽很大，噪音低的光电子技术。

当今全球范围内，已经公认光电子产业是本世纪的第一主导产业，是经济发展的制高点，光电子产业的战略地位是不言而喻的。

鉴于此，光电子技术应用的开发被世界各国所关注，新的应用领域也在不断发现中。

我国光电子技术和发展，从“六五”起步，开始发展以激光技术为主的光电子技术。

1987年科技部把信息光电子列入“863”计划，给予支持，激光科学技术的研究和发展受到国家的很大重视，在国防建设和社会应用上起了重要作用。

我国光电子产业的原始基础是军事光学，军用光电子学和红外技术。

自60年代以来，我国依靠自己的力量，研制出“神龙”高功率激光装置，激光分离同位素装置，军用靶场激光经纬仪，激光卫星测距仪，高速摄影机，红外扫描仪等重要的军用光电子设备，并在此过程中，形成了实力雄厚的10多个光电子技术研究基地。

70年代末，光纤通信的研究和开发也在我国兴起。

80年代中期光盘技术和光电平面显示技术也得到发展。

我国在"八五"计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造，已在"九五"计划中产生了效益。

例如，12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。

国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列（SDH）光通信系统，于1997年研制开发成功，现已广泛应用于国家通信骨干网的建设[1]。

总之，我国的光电子技术经过“七五”入轨，“八五”攻坚和“九五”拼搏，在信息光电子方面取得了可喜的成绩。

光电技术期末总结光电技术，顾名思义是通过光和电的相互作用来实现各种功能的技术。

光电技术广泛应用于通信、显示、能源、生物医学等领域，已经成为了现代社会发展不可或缺的一部分。

本文将对光电技术的原理、应用以及未来发展进行总结。

一、光电技术的原理光电技术实质上是光和电的相互转换。

光是一种电磁波，它具有波粒二象性，既可以看作是由粒子组成的光子流，也可以看作是由电场和磁场构成的电磁波。

而电则是由电子流组成的电流。

光电技术的核心在于通过材料的光电效应或半导体的光电效应将光能转化为电能，或者将电能转化为光能。

光电技术的原理有多种，其中最常见的是光电效应。

光电效应指的是当光照射到金属或半导体表面时，光子与物质相互作用产生电子的现象。

根据光电效应的不同，可以将光电技术分为光电导技术、光电堆技术和光电传感技术等。

二、光电技术的应用光电技术在各个领域都有广泛的应用。

以下将对光电技术在通信、显示、能源和生物医学四个领域中的应用进行简要介绍。

1. 光电技术在通信领域的应用光电技术在通信领域的应用主要体现在光纤通信中。

光纤通信采用光的传输方式，具有大带宽、低损耗、长传输距离等优势，广泛应用于互联网、电视、电话等领域。

光纤通信是将光信号转换为电信号再进行传输和处理的过程，其中光电转换器件起到了至关重要的作用。

2. 光电技术在显示领域的应用光电技术在显示领域的应用主要体现在液晶显示器和有机发光二极管（OLED）显示器中。

液晶显示器通过光电效应将电信号转化为光信号，实现图像的显示。

OLED显示器则是利用有机材料的电致发光特性将电信号转化为光信号，具有极高的色彩还原度和对比度，逐渐替代了液晶显示器成为主流的显示技术。

3. 光电技术在能源领域的应用光电技术在能源领域的应用主要体现在太阳能的利用上。

利用光电效应，太阳能可以转化为电能。

光电技术通过太阳能电池板将光能转化为电能，用于供电等用途。

太阳能电池板具有高效、可再生、环保等优势，是未来可持续能源的重要组成部分。

高等职业学校光电显示技术专业教学标准（征求意见稿）一、专业名称（专业代码）光电显示技术（610118）二、入学要求普通高级中学毕业、中等职业学校毕业或具备同等学力三、基本修业年限三年四、职业面向所属专业大类(代码)所属专业类(代码)对应行业（代码）主要职业类别（代码）主要岗位类别或技术领域举例职业资格或职业技能等级证书举例电子信息大类（61）电子信息类（6101）计算机、通信和其他电子设备制造业（39）电子工程技术人员（2-02-09）电子设备装配调试人员（6-21-04）电子器件制造人员（6-25-02）光电产品制造与工艺管理产品品质检验与调试维修光电产品营销与售后服务光电产品开发与工程实施电子设备装接工（6-08-04-02）液晶显示器件制造工（6-08-01-07）电子产品制版工（6-08-02-13）五、培养目标本专业培养理想信念坚定，德、智、体、美、劳全面发展，具有一定的科学文化水平，良好的人文素养、职业道德和创新意识，精益求精的工匠精神，较强的就业能力和可持续发展的能力；掌握本专业知识和技术技能，面向计算机、通信和其他电子设备制造业的电子工程技术、电子设备装配调试、电子器件制造等职业群，能够从事光电产品制造与工艺管理、产品品质检验与调试维修、光电产品营销与售后服务、光电产品开发与工程实施工作的高素质技术技能人才。

六、培养规格本专业毕业生应在素质、知识和能力方面达到以下要求。

（一）素质1.坚定拥护中国共产党领导和我国社会主义制度，在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，践行社会主义核心价值观，具有深厚的爱国情感和中华民族自豪感；2.崇尚宪法、遵法守纪、崇德向善、诚实守信、尊重生命、热爱劳动，履行道德准则和行为规范，具有社会责任感和社会参与意识；3.具有质量意识、环保意识、安全意识、信息素养、工匠精神、创新思维；4.勇于奋斗、乐观向上，具有自我管理能力、职业生涯规划的意识，有较强的集体意识和团队合作精神；5.具有健康的体魄、心理和健全的人格，掌握基本运动知识和一两项运动技能，养成良好的健身与卫生习惯，良好的行为习惯；6.具有一定的审美和人文素养，能够形成一两项艺术特长或爱好。

图1武汉理工大学考试试题纸（A 卷）课程名称光电技术一、 名词解释(每小题3分，总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应 二、 填空题(每小题3分，总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、、 、 。

2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。

3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P 型和N 型半导体组合而成。

其发光机理可以分为和 。

4. 产生激光的三个必要条件是 。

5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 。

三、如图1所示的电路中，已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V ，光敏电阻为R p ,当光照度为压为6V ，80lx 是为9V 。

设光敏电阻在30~100之间的γ值不变。

试求：(1) 输出电压为8V 时的照度；（2）若e R 增加到6 K Ω，输出电压仍然为8V ，求此时的照度； (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。

四、 如果硅光电池的负载为R L 。

(10分)(1)、画出其等效电路图；(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流； (3)、标出等效电路图中电流方向。

五、 简述PIN 光电二极管的工作原理。

为什么PIN 管比普通光电二极管好？ (10分)六、1200V 负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ，阴极入射光的照度为0.1Lx ，阴极有效面积为2cm 2，各倍增极二次发射系数均相等(4=δ)，光电子的收集率为98.00=ε，各倍增极的电子收集率为95.0=ε。

(提示增益可以表示为N G )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。

(2)设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV，求放大器的有关参数，并画出原理图。

1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。

（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。

内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。

内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。

光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。

5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。

）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。

（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。

（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。

）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。

中国海洋大学命题专用纸（附页）中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）2005-2006学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术 （A 卷） 共 4 页 第 4 页图13．（7分）简述像管的结构以及像管和摄像管的区别。

4．（8分）在图2中所示为一种真空探测器，在图中标出其组成的三大部分，并叙述其工作原理。

5．（13分）（1）判断图3中所示为哪种探测器，具体是哪种类型并写出图中的电极名称。

（2）叙述该探测器的组成和工作原理。

图2 图3YAG氙灯透反镜全反镜电光晶体偏振器光子cabdb ca入射光光电技术 试卷A 参考答案一、填空（每题2分） 1. 1坎德拉(或1cd) 2. 光视效能 光视效率 3. 四能级 1064nm 4. 色温5. 受激 自发 相干性6. 瑞利 米氏7. 分子内部的运动形态 8. 500V 9. 大气窗口10. 电子枪、偏转系统、荧光屏和玻璃外壳 11. 反向12. 电场方向与所加磁场方向相同13. 串连扫描 并联扫描 串并混和扫描 14. 物体吸收光 引起温度升高 15. 小 小16. 直接（内） 模拟 数字17. 发生在物质表面上的光电转换现象18. 能量h 大小（频率/波长） 频率（波长） 19. 近晶相 向列相 胆甾相 向列相 20. 调幅 调相 调频 强度21. 声光效应 电-声换能器上 超声波场 强度 22. 内光电 半导体 金属材料 23. 形成与景物温度相应的视频信号24. 光机扫描 电子束扫描 固体自扫描 25. 溶致液晶 热致液晶二、计算题（10分） 解：图2分放大器往往是光电探测器的直接下级，探测器的输出电阻就是放大器的输入电阻（R L =R i ）。

从题目可知是已知输入功率前提下，求最佳负载电阻的问题。

光功率P 0=5（μW ），P ’’=8（μW ），根据公式C)(1011.0)''(2''2)''(60S u V gu P P S G P -⨯=-++=（2分）.)(09.9)(1009.916Ω≈Ω⨯==M G R PP （1分）光电二极管的结电导g=0.005μs ，G L =G P +g ，G L =0.115μs ，放大器的输入电阻为： （1分）)(7.81Ω≈==M G R R LL i （1分） )(52.6)''(0V g G G P P S u L P HM ≈++-= （2分）)(44.2212W u G P HM L H μ≈= （1分）三、问答分析题（35分） 1、（6分）产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度L 较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射。

中国海洋大学命题专用纸（首页）2005学年第1学期试题名称：光电技术（A卷）共 1 页专业年级：学号姓名授课教师名分数一、(15分)一台氦氖激光器发出波长为0.6328μm的激光束，其功率为3 mW,光束平面发散角为0.02 mrad,放电毛细管直径为 1 mm. 试求：（设V0.6328=0.235）此光束的辐射通量Φe,λ、光通量ΦV,λ、发光强度I V,λ、光出射度M V,λ各为多少？若将其投射到10m远处的屏幕上，求屏幕的光照度？二、(10分)产生激光的3个必要条件是什么？为什么半导体激光器的光相干性要好于发光二极管？三、(15分)请画出横向调制的泡克耳斯盒的基本结构。

若采用如下方法补偿自然双折射的影响，请分析其原理：将两块尺寸、性能完全相同的KDP晶体的光轴互成90度串联排列，即一块晶体的y'和z轴分别与另一块晶体的z轴和y'平行。

四、(10分)已知某光电倍增管的阳极灵敏度为100 A/lm，阴极灵敏度2μA/lm，要求阳极输出电流限制在100μA范围内，求允许的最大入射光通量。

五、(10分)设某CdS光敏电阻最大功耗为30 mW,光电导灵敏度S g=0.5×10-6S/lx,暗电导g0=0.试求当光敏电阻上的偏置电压为20 V时的极限照度。

六、(15分) 用PN结简图表示出光生电压的极性和光生电流的方向。

光生伏特器件有几种偏置电路？各有什么特点？为什么计算机系统常采用光电耦合器件？七、(15分)已知光电三极管变换电路及其伏安特性曲线如图所示。

若光敏面上的照度变化E=120+80sinωt lx,为使光电三极管的集电极输出电压为不小于4V的正弦信号，求所需要的负载电阻R L、电源电压U bb、及该电路的电压灵敏度，并画出三极管输出电压的波形。

量φv,λ=55 +40sinω五八、(10分)为什么三相线阵CCD必须在三相交叠脉冲的作用下才能进行定向转移？为什么要引入胖零电荷？授课教师张海燕命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年月日。